A prática extensiva pode reconfigurar o cérebro para que uma habilidade aprendida se torne mais automática, tornando possível alguma forma de verdadeira multitarefa.
Por que, em última análise, dirigir parece fácil, enquanto aprender a dirigir exige concentração total? Um novo estudo da Universidade de Georgetown sugere que a resposta está na capacidade do cérebro de se reconectar, transferindo habilidades bem praticadas para diferentes circuitos neurais para que possam ser executadas com menos esforço consciente.
As descobertas desafiam a visão de longa data da aprendizagem humana de que, nas condições certas, as pessoas podem ser capazes de realizar verdadeiras multitarefas, em vez de simplesmente mudar rapidamente a atenção entre tarefas.
A pesquisa pode ter implicações além da vida cotidiana. Ao revelar como o cérebro desenvolve novas habilidades em cima das antigas, o trabalho pode ajudar a orientar o desenvolvimento Inteligência artificial Sistemas que aprendem e se adaptam como humanos.
“Demos mais um passo em frente na nossa compreensão de como o cérebro aprende”, disse o autor sênior Maximilian Riesenhuber, PhD, professor de neurociência e diretor do Centro de Neuroengenharia da Escola de Medicina da Universidade de Georgetown. “A parte interessante é que você pode realmente aprender a realizar multitarefas. Na verdade, existe uma maneira de religar a arquitetura do seu cérebro e usar outras partes do seu cérebro.”
O exercício muda as vias cerebrais
O estudo se baseia em anos de pesquisa sobre como o aprendizado muda o cérebro.
Os cientistas de Georgetown queriam examinar o que acontece quando uma habilidade se torna automática, especificamente como o cérebro passa do aprendizado ativo de uma tarefa para a execução com muito menos esforço consciente após prática extensa.
Riesenhuber aponta a direção como um exemplo familiar. Primeiro, aprender a dirigir exige muita atenção a cada atividade. Após anos de experiência, muitos motoristas conseguem conversar, ouvir música ou pensar em outros assuntos enquanto dirigem.
“A questão é: como seu cérebro faz isso?” Riesenhuber disse.
Estudos anteriores examinaram principalmente o início do processo de aprendizagem. As mudanças cerebrais de longo prazo que acompanham a prática profunda são mais difíceis de estudar e menos compreendidas.
O treinamento interrompe o trabalho mental
Para o novo estudo, os participantes aprenderam a classificar imagens transformadas de carros em dois grupos, notando pequenas diferenças visuais. Ao longo de 5 a 10 semanas, eles completaram mais de 30 mil testes com um aplicativo de telefone que transformou a tarefa de classificação em um jogo. Antes e depois do treinamento, os pesquisadores escanearam os cérebros dos participantes usando ressonância magnética funcional e EEG.
Primeiro, uma vez que os participantes aprendem a tarefa de classificação, ela ativa o córtex pré-frontal. Esta região do cérebro suporta a função executiva e o pensamento deliberado, mas geralmente é limitada no número de tarefas que pode realizar ao mesmo tempo.
Após semanas de prática, porém, as tomografias cerebrais mostraram uma mudança. O processo de classificação passa para o córtex temporal, uma região envolvida na codificação da memória e no reconhecimento de objetos complexos.
“Estudos anteriores mostraram que partes do córtex temporal podem ser ativadas por observadores experientes, pássaros, carros, até mesmo a categoria de certos objetos em Pokémon, mas uma limitação de todos esses estudos é que eles apenas olharam para pessoas que se tornavam especialistas. A força deste estudo é que ele é longitudinal; medimos antes e depois do treinamento, para que possamos ver uma área essencial de classificação temporal de treinamento especializado. Lóbulos que não existiam antes”, disse o primeiro autor Patrick Cox, PhD, que iniciou o estudo como estudante de pós-graduação em Riesenhuber’s laboratório e agora é professor assistente de psicologia. Universidade de Lehigh.
“Isso tem implicações para situações críticas do mundo real, como quando um radiologista pode classificar com precisão uma massa em um raio-X como benigna ou maligna de forma bastante automática, muitas vezes sem discussão extensa, graças a anos de treinamento”, disse Cox.
A verdadeira multitarefa está comprovada
As informações das áreas constitutivas motoras do córtex temporal contornam o córtex pré-frontal e se conectam diretamente às regiões de saída do cérebro. “A experiência reconfigura o cérebro para contornar esse gargalo frontal. O córtex pré-frontal fica então livre para fazer o que você deseja, aumentando sua capacidade”, explica Riesenhuber. Os pesquisadores também descobriram que os participantes melhoraram na execução de outra tarefa ao mesmo tempo que a tarefa do carro, quando uma parte maior do processo de seleção do carro foi “descarregada” do córtex pré-frontal.
Este resultado vai contra a visão de longa data de que as pessoas não podem realmente realizar multitarefas. De acordo com essa visão antiga, o cérebro não realiza duas tarefas ao mesmo tempo, mas alterna rapidamente entre elas.
“O que mostramos é que os circuitos realmente mudam para que o cérebro possa fazer duas coisas ao mesmo tempo”, disse Riesenhuber. “Esta é realmente a verdadeira multitarefa.”
Hábitos aprendidos tornam-se difíceis de alcançar
As descobertas também podem ajudar a explicar o comportamento compulsivo. Eles mostram que as ações aprendidas podem ser transferidas para circuitos cerebrais que estão menos disponíveis para controle consciente e tomada de decisões executivas.
“O primeiro passo para aprender algo é compreender onde isso realmente está acontecendo no cérebro”, disse Riesenhuber. “Isso mostra por que truques como dizer a alguém para pensar em outra coisa não ajudam realmente, porque seu comportamento não está realmente sob controle consciente”.
As descobertas também podem esclarecer por que as pessoas são tão capazes de aprendizagem contínua, ou seja, a capacidade de desenvolver novas competências ao longo do tempo, um desafio que continua difícil para a IA.
Riesenhuber diz que transferir uma habilidade aprendida para o córtex temporal, ao mesmo tempo que libera o córtex pré-frontal, pode permitir que o cérebro use o conhecimento estabelecido como base para aprender algo novo. Ele ressalta que os modelos atuais de IA ainda não funcionam da mesma maneira.
O próximo passo é investigar os sinais ou mecanismos que permitem que a aprendizagem passe de uma região do cérebro para outra. Os pesquisadores também querem compreender os limites da multitarefa e que tipos de tarefas podem realmente ser executadas em paralelo.
“Outra questão realmente interessante é que tipos de tarefas podem ser aprendidas suficientemente bem para serem executadas em paralelo”, disse Cox. “Podemos caminhar e mascar chiclete ao mesmo tempo, mas nunca é seguro olhar para o telefone para enviar mensagens de texto enquanto dirigimos, porque tiramos os olhos da estrada. Pode ser possível treinar circuitos neurais completamente separados para que as duas tarefas sejam compatíveis.”
Referência: Patrick H. Cox, Clara A. Scholl, Marissa L. Law, Nelson E. “Extensive Experience remodela circuitos de tarefas neurais para escapar do gargalo frontal e aumentar a automatização da categorização”, por James, Xiong Xiang e Maximilian Riesenhuber, 2020 Jornal de Neurociência Cognitiva.
DOI: 10.1162/JOCN_a_2618
O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pela National Science Foundation (BCS-1232530), pelo Laboratório de Pesquisa do Exército (W911NF-24-1-0097) e pela Fundação ARCS. Os autores não relatam interesses financeiros pessoais relacionados à pesquisa.
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